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Cabine MT/bt - Trasformatori
(3/4)

Trasformatori in liquido isolante

Potenza

Nominale

(kVA)

a

Altezza

(mm)

b

Larghezza

(mm)

c

Profondità

(mm)

50

1500

1200

750

100

1600

1200

750

160

1600

1350

750

250

1750

1400

800

400

1850

1600

1030

630

1850

1800

1030

1000

2100

2000

1200

1600

2200

2400

1500

2000

2450

2600

1600

2500

2450

2700

1800

Tab. 8 - Dimensioni di ingombro standard dei trasformatori in olio con conservatore

Il tipo di trasformatore più diffuso è sicuramente quello immerso in liquido isolante (tab.8) anche perché permette di ottenere tensioni e potenze più elevate. Il liquido isolante più economico, per questo comunemente utilizzato, è l'olio minerale. A determinate temperature l'olio minerale (tab. 9) può emettere vapori che possono incendiarsi in presenza di un innesco e se ne sconsiglia quindi l'impiego in tutti quei luoghi nei quali è maggiore il rischio di incendio. Fino a qualche tempo fa, per porre rimedio a questo problema, si utilizzava un tipo di olio sintetico non infiammabile (nome commerciale askarel) contenente policlorobifenili (PCB). La tossicità è la limitata biodegrabilità ne hanno però consigliato il ritiro dal mercato. Numerosi sono però i trasformatori ancora in servizio contenenti olio con PCB. Se la concentrazione di PCB nell'olio supera lo 0,005% (o anche 50 ppm, parti per milione) i trasformatori sono soggetti al DLgs 2009/99 che prevede limitazioni nell'uso e obblighi particolari per quanto concerne lo smaltimento o la decontaminazione. Al di sotto di tali concentrazioni non esistono obblighi particolari per l'uso dei trasformatori. Per concentrazioni superiori a 25 ppm gli oli esausti devono però essere trattati e smaltiti come rifiuti pericolosi (Dlgs 22/97, DLgs 95/92 ). Per migliorare le caratteristiche nei confronti dell'incendio si può utilizzare un tipo di olio siliconico; più sicuro dell'olio minerale, sempre infiammabile, ma con una temperatura di infiammabilità più elevata. I trasformatori in olio, per evitare di sottoporre a pressioni o depressioni non sostenibili l'involucro, sono dotati di un sistema che permette di controllare le variazioni di volume dovute alle diverse temperature assunte dal liquido al variare del carico. Il sistema più comune è quello con vaso di espansione, detto conservatore, collegato al trasformatore e comunicante con l'atmosfera. mediante un tappo a sifone. Per garantire nel tempo le caratteristiche dielettriche dell'olio, l'aria che entra nel conservatore deve essere però preventivamente deumidificata. Per impedire all'umidità presente nell'aria di entrare nell'olio, con conseguente modifica delle proprietà dielettriche, l'aria viene fatta quindi passare attraverso un apposito filtro contenente un particolare gel, chiamato silica-gel, in grado di assorbire l'umidità. Il filtro deve essere periodicamente sostituito per evitare che saturandosi (il livello di saturazione all'umidità è segnalato dal colore assunto dal gel) possa perdere le sue proprietà. I problemi di manutenzione tipici dei trasformatori in olio con conservatore sono in parte risolti impiegando trasformatori senza conservatore nei quali il riempimento del liquido isolante è eseguito sotto vuoto con estrazione di tutta l'aria interna. Le pressioni e/o le depressioni interne, causate dalle inevitabili variazioni di volume dell'olio dovute al riscaldamento della macchina, sono ammortizzate dall'involucro, previsto per sopportare deformazioni elastiche, e/o da un cuscino di gas interno allo stesso involucro.

Un altro tipo di trasformatori a manutenzione ridotta è dotato di con conservatore con una membrana elastica che separa il liquido dall'aria permettendo le variazioni di volume dell'olio.

Caratteristiche dei fluidi isolanti

Unità di misura

Olio minerale

Olio siliconico

Esteri

(es. Midel)

Punto d'infiammabilità

°C

160

300

275

Punto di accensione

°C

170

350

322

Temperatura di autoaccensione

°C

280

435

438

Potere calorifico

MJ/kg

46.0

28,0

31,6

Comportamento all'incendio

--

Infiammabile

Autoestinguente

Infiammabile

Gas fissili

--

Esplosivo

Esplosivo

Esplosivo

Impatto ambientale

--

Contaminante

Neutro

Contaminante

Tab. 9 Caratteristiche indicative di alcuni fra i principali fluidi isolanti impiegati nei trasformatori di distribuzione

Trasformatori a secco

Quando il circuito magnetico e gli avvolgimenti non sono immersi in un liquido isolante il trasformatore si dice a secco. I trasformatori a secco possono essere di tipo aperto in aria oppure inglobati in isolante solido. Quelli di tipo aperto, essendo privi di involucro, sono soggetti all'influenza dell'umidità e della polvere e quindi devono essere installati e condotti adottando opportune precauzioni. Durante il funzionamento il movimento ascensionale dell'aria calda evita il depositarsi della polvere e l'assorbimento dell'umidità. Se il trasformatore si ferma, raffreddandosi potrebbe assorbire umidità. In caso di fermate prolungate, prima di rimetterlo in funzione, è bene operare quindi un preriscaldamento al quale dovrà seguire una indispensabile misura della resistenza d'isolamento. Quelli inglobati in isolante solido hanno gli avvolgimenti in media tensione annegati in resina (l'avvolgimento secondario non è normalmente inglobato poiché la resina non è sempre in grado di sopportare le dilatazioni termiche provocate dalle temperature assunte tipicamente dall'avvolgimento secondario). La resina utilizzata è del tipo epossidico, composto caratterizzato da ottime proprietà dielettriche e meccaniche, trattata in autoclave sotto vuoto spinto per garantire una perfetta estrazione dell'aria o di altri eventuali gas. I trasformatori a secco sono in genere installati all'interno di locali, in impianti utilizzatori interni ai fabbricati dove è necessario abbassare il rischio d'incendio, e funzionano quindi in condizioni ambientali di servizio ben definite e controllate. E' comunque possibile installarli anche all'esterno purché i trasformatori siano adeguatamente protetti mediante involucro nei confronti delle condizioni climatiche o siano realizzati in base ad uno specifico progetto.

I trasformatori a secco si classificano, in base alle caratteristiche ambientali di installazione, in (tab. 10):

  • classe ambientale - presenza o meno di condensa nell'ambiente;
  • classe climatica - temperatura ambiente;
  • classe di comportamento al fuoco - comportamento nei confronti del fuoco.

Classe

Luogo e caratteristiche di installazione

Ambientale

EO

Assenza di condense e inquinamento trascurabile sul trasformatore

E1

Presenza occasionale di condense (ad es.quando non è alimentato) e di modesto inquinamento sul trasformatore

E2

Presenza consistente di condense e/o inquinamento intenso sul trasformatore.

Climatica

C1

All'interno, funzionamento a temperatura ambiente non inferiore a -5 °C, trasporto e immagazzinamento fino a -25 °C.

C2

All'esterno, trasporto, immagazzinamento e funzionamento con temperatura ambiente fino a -25 °C.

Comportamento

al fuoco

F0

Rischio d'incendio assente

Ai materiali non è richiesta alcuna particolare limitazione dell'infiammabilità.

F1

Rischio d'incendio presente.

Ai materiali si richiede autoestinguenza e limitata emissione di sostanze tossiche e formazione di fumi opachi.

F2

Rischio d'incendio presente

Ai materiali si richiede autoestinguenza, limitata emissione di sostanze tossiche e formazione di fumi opachi e capacità del trasformatore di funzionare per un determinato tempo anche se sottoposto agli effetti di un incendio esterno.

Esempio (foto Zucchini)

E2

C2

F1

Adatto per essere installato in ambienti con formazione di condensa e/o intenso inquinamento

Adatto per funzionare, essere trasportato e immagazzinato con temperatura ambiente fino a -25 °C.

Adatto per essere installato in ambienti a rischio d'incendio

Tab. 10 Classe di comportamento ambientale e in caso d'incendio dei trasformatori a secco

 

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